Procedimiento para la producción de alcóxidos de alquilestaño.

Procedimiento para la producción de alcóxidos de alquilestaño,

que comprende someter, como mínimo, uncompuesto de alquilestaño como material de partida, que se selecciona entre el grupo que comprende compuestosorganoestánnicos, cada uno con un enlace estaño-oxígeno-estaño, y un compuesto hidroxílico como reactante, auna reacción de deshidratación, a fin de obtener un alcóxido de alquilestaño correspondiente al material de partida yal reactante, en el que el material de partida y el reactante se suministran de forma continua a un reactor; loscomponentes con un punto de ebullición bajo que contienen agua se extraen del reactor; y una solución de reacción,como componente situado en la parte inferior del reactor, que contiene el alcóxido de alquilestaño, se extrae deforma continua del reactor, y en el que el reactor es un reactor de tanque o un reactor de columna.

Procedimiento para la producción de alcóxidos de alquilestaño [Sector técnico]

La presente invención se refiere a un procedimiento para la producción de alcóxidos de alquilestaño, a un procedimiento para la producción de un éster de carbonato o un isocianato utilizando, como catalizador, un alcóxido de dialquilestaño obtenido mediante el procedimiento de producción descrito anteriormente, y a un éster de carbonato o un isocianato producidos mediante el procedimiento descrito anteriormente.

[Estado de la técnica]

Los alcóxidos de alquilestaño son muy útiles como catalizadores para la síntesis o la transesterificación de ésteres, o 15 para la reacción de curado de polímeros de silicio o uretano.

Entre los procedimientos que se utilizan actualmente para la producción de alcóxidos de alquilestaño se incluyen: por ejemplo, el procedimiento que utiliza un dialquildicloroestaño como materia prima (véase, por ejemplo, la referencia de patente 1) ; y el procedimiento que utiliza un óxido de dialquilestaño como materia prima (véase, por 20 ejemplo, la referencia de patente 2) . El primer procedimiento, que utiliza un dialquildicloroestaño como materia prima, utiliza un alcoholato metálico muy costoso como material secundario. Además, produce dos moles de sal metálica por mol de alcóxido de dialquilestaño como producto deseado, tal como se muestra en la siguiente ecuación de reacción (8) , lo que origina problemas de residuos o similares. De este modo, la utilización del primer procedimiento como procedimiento de producción industrial sigue planteando problemas, entre ellos el elevado coste de producción y la generación de residuos.

El segundo procedimiento, que utiliza un óxido de dialquilestaño como materia prima, resulta preferente por el hecho de que no genera una gran cantidad de residuos. Por ello, se han llevado a cabo investigaciones para la producción de alcóxidos de dialquilestaño mediante este segundo procedimiento. Un ejemplo de dichos procedimientos de producción es un procedimiento que produce un alcóxido de dialquilestaño a partir de óxido de dibutilestaño y un alcohol mediante una reacción de dos etapas, tal como se muestra en la siguiente ecuación de reacción (9) (véase la referencia de patente 3) . En la primera etapa, el óxido de dibutilestaño y el alcohol se dejan reaccionar en benceno o tolueno a una temperatura comprendida entre 80ºC y 110ºC y, a continuación, se elimina el agua que se forma por destilación azeotrópica, obteniéndose 1, 1, 3, 3-tetrabutil-1, 3-dialcoxi-diestannoxano. En la segunda etapa, el diestannoxano descrito anteriormente se somete a dismutación a una temperatura comprendida entre 180ºC y 220ºC y, a continuación, se lleva a cabo una destilación, obteniéndose un dialcóxido de dibutilestaño. Este procedimiento es mejor por el hecho de que no produce residuos; sin embargo, la dismutación de la segunda etapa implica la destilación de un alcóxido de dialquilestaño con un punto de ebullición elevado a una temperatura elevada, por lo que se consume una cantidad significativa de energía. De este modo, la utilización de este segundo procedimiento como procedimiento de producción industrial sigue planteando problemas, entre ellos un elevado consumo de energía. Además, tiene una productividad baja.

Como procedimiento para producir un dialcóxido de dialquilestaño directamente a partir de un óxido de dialquilestaño y un alcohol, se da a conocer un procedimiento en el que se utiliza un alcohol con un punto de ebullición elevado, tal como se muestra en la siguiente ecuación de reacción (10) (véase la referencia de patente 2) . 50 En este procedimiento, la reacción se lleva a cabo a una temperatura más alta que cuando la reacción se lleva a cabo en benceno o tolueno, ya que se lleva a cabo en el punto de ebullición del alcohol como reactante, tras lo cual se elimina el agua que se forma como mezcla azeotrópica de agua y alcohol como reactante. Este procedimiento es mejor al descrito anteriormente por el hecho de que no requiere la destilación térmica de un dialcóxido de dialquilestaño con un punto de ebullición elevado. Sin embargo, dado que la temperatura de reacción es el punto de 55 ebullición del alcohol como reactante, la velocidad de reacción es baja para los alcoholes con un número reducido

de átomos de carbono, e incluso para los alcoholes con un gran número de átomos de carbono. De este modo, este procedimiento tiene una productividad baja.

Además, en el procedimiento descrito anteriormente, dado que la reacción se lleva a cabo a temperatura elevada en un alcohol con un punto de ebullición elevado, se produce una gran cantidad de compuesto de trialquilestaño, que probablemente se forma según la siguiente ecuación de reacción (11) . De hecho, es bien sabido que los compuestos de trialquilestaño se forman por la pirólisis de los alcóxidos de dialquilestaño (véase la referencia no de patente 1) , y dicho compuesto de trialquilestaño puede formar una mezcla compleja de subproductos de reacción distintos del dialcóxido de dialquilestaño que pretende alcanzar la presente invención. De este modo, este procedimiento tampoco resulta preferente como procedimiento de producción industrial.

Para aumentar la productividad, que es uno de los problemas de los procedimientos descritos anteriormente, se da a conocer un procedimiento que utiliza un alcohol y un éster de carbonato como reactantes, tal como se muestra en la ecuación de reacción (12) (véase la referencia de patente 2) . Dicho procedimiento comprende la utilización de un éster de carbonato de coste elevado como reactante, aunque mejora la productividad de los procedimientos descritos anteriormente; de este modo, la utilización de este procedimiento sigue planteando problemas, entre ellos el elevado coste de producción.

[Referencia de patente 1] US-2700675.

[Referencia de patente 2] US-5545600.

[Referencia de patente 3] US-6612421. 30 [Referencia no de patente 1] Journal of the Society of Chemical Industr y , 72, 7 (1969) , 1543.

El documento US 2.583.084 A da a conocer un método para la preparación de alcoholatos de hidrocarburo de estaño por reacción de un óxido de dialquilestaño o diarilestaño directamente con un alcohol.

El documento WO 2004/014840 A da a conocer un procedimiento para producir un éster carbónico, en el que se hace reaccionar dióxido de carbono con una mezcla de compuesto organometálico, separándose, a continuación, la mezcla de reacción y haciéndose reaccionar el compuesto organometálico modificado obtenido con un alcohol, formándose agua y una mezcla de compuesto organometálico.

El documento JP 2003192643 A da a conocer un método para producir carbonato en el que se hace reaccionar un alcohol con un óxido metálico y dióxido de carbono. Dicho método comprende la reacción del óxido metálico con el alcohol y la eliminación por destilación del agua producida a una temperatura menor que el punto de ebullición del alcohol, y haciendo reaccionar el alcóxido metálico obtenido con dióxido de carbono en presencia del alcohol,

obteniéndose el carbonato.

El documento JP 2003192644 A da a conocer un método para producir carbonato en el que se someten a una reacción de hidratación un óxido metálico y un compuesto hidroxílico (excluyendo el alcohol utilizado más adelante en el mismo método) ; y en el que el agua producida se elimina por destilación a una temperatura menor que el punto 50 de ebullición del alcohol, y el producto de reacción obtenido se hace reaccionar con un exceso del alcohol y dióxido de carbono, obteniéndose el carbonato.

[Descripción de la invención]

[Problemas que pretende resolver la invención]

Tal como se ha descrito anteriormente, en los procedimientos convencionales para la producción de alcóxidos de alquilestaño, cuando se pretende aumentar la productividad, resulta inevitable utilizar materias primas de coste elevado. En estas circunstancias, se ha planteado la necesidad de un procedimiento asequible y muy productivo para la producción de alcóxidos de alquilestaño.

De este modo, el objetivo de la presente invención consiste en dar a conocer un procedimiento para producir alcóxidos de alquilestaño a escala industrial, particularmente un procedimiento para producir industrialmente y de forma continua alcóxidos de alquilestaño.

[Medios para resolver los problemas]

Tras invertir un enorme esfuerzo investigativo en la superación de los problemas descritos anteriormente, los presentes inventores han descubierto que si se suministran de forma continua a un reactor un material de partida, que se selecciona dentro del grupo que comprende... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la producción de alcóxidos de alquilestaño, que comprende someter, como mínimo, un compuesto de alquilestaño como material de partida, que se selecciona entre el grupo que comprende compuestos 5 organoestánnicos, cada uno con un enlace estaño-oxígeno-estaño, y un compuesto hidroxílico como reactante, a una reacción de deshidratación, a fin de obtener un alcóxido de alquilestaño correspondiente al material de partida y al reactante, en el que el material de partida y el reactante se suministran de forma continua a un reactor; los componentes con un punto de ebullición bajo que contienen agua se extraen del reactor; y una solución de reacción, como componente situado en la parte inferior del reactor, que contiene el alcóxido de alquilestaño, se extrae de forma continua del reactor, y en el que el reactor es un reactor de tanque o un reactor de columna.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que el, como mínimo, un compuesto de alquilestaño, como material de partida, es un tetraalquil-dialcoxi-1, 3-diestannoxano y/o un óxido de dialquilestaño, que generalmente existe en forma de polímero resultante de una polimerización a través de un enlace estaño-oxígeno-estaño.

3. Procedimiento, según la reivindicación 2, en el que el tetraalquil-dialcoxi-1, 3-diestannoxano es un tetraalquildialcoxi-1, 3-diestannoxano representado por la siguiente fórmula química (1) :

en la que R1, R2, R4 y R5 representan cada uno independientemente un grupo alquilo, un grupo aralquilo o un grupo arilo; R3 y R6 representan cada uno un grupo alquilo o un grupo aralquilo; a y b son números enteros comprendidos entre 0 y 2, siendo a + b igual a 2, y c y d son números enteros comprendidos entre 0 y 2, siendo c + d igual a 2.

4. Procedimiento, según la reivindicación 2, en el que el óxido de dialquilestaño es un polímero de un óxido de dialquilestaño representado por la siguiente fórmula química (2) :

en la que R7 y R8 representan cada uno independientemente un grupo alquilo, un grupo aralquilo o un grupo arilo; y e y f son números enteros comprendidos entre 0 y 2, siendo e + f igual a 2.

5. Procedimiento, según la reivindicación 2, en el que el material de partida es uno cualquiera seleccionado de entre un monómero, un dímero (agregado del mismo monómero o agregado de monómeros diferentes) , un oligómero o un 35 polímero.

6. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que el compuesto hidroxílico es un alcohol representado por la siguiente fórmula química (3) :

R9OH (3)

en la que R9 representa un grupo n-butilo, un grupo 2-metilpropilo, un grupo alquilo lineal o ramificado con entre 5 y 12 átomos de carbono, un grupo cicloalquilo con entre 5 y 12 átomos de carbono, un grupo alquenilo lineal o ramificado con entre 2 y 12 átomos de carbono, un grupo arilo sustituido o no sustituido con entre 6 y 19 átomos de 45 carbono, o un grupo aralquilo con entre 7 y 20 átomos de carbono, que contiene un alquilo seleccionado dentro del grupo que comprende un alquilo lineal o ramificado con entre 1 y 14 átomos de carbono y un grupo cicloalquilo con entre 5 y 14 átomos de carbono.

7. Procedimiento, según la reivindicación 6, en el que el alcohol se selecciona entre el grupo que comprende 150 butanol, 2-metil-1-propanol y un alcohol alquílico con entre 5 y 8 átomos de carbono.

8. Procedimiento, según la reivindicación 1, que comprende suministrar de forma continua el material de partida y el reactante a un reactor para someterlos a una reacción de deshidratación en fase líquida o en fase gas-líquido en dicho reactor; y, al mismo tiempo, extraer una mezcla de reacción con un punto de ebullición elevado, en forma de 55 líquido, que contiene el alcóxido de alquilestaño o la mezcla de alcóxidos de alquilestaño producidos en la parte inferior del reactor, a la vez que se extrae de forma continua del reactor, mediante destilación, la mezcla de reacción producida con un punto de ebullición bajo, que contiene agua en forma de gas.

9. Procedimiento, según la reivindicación 1 u 8, en el que el reactor comprende: conductos para suministrar el material de partida y el reactante, respectivamente, o un conducto para suministrar la solución de mezcla del material de partida y el reactante; un conducto de extracción de la mezcla de reacción con un punto de ebullición bajo, que contiene agua; y un conducto de extracción de la mezcla de reacción con un punto de ebullición elevado.

10. Procedimiento, según la reivindicación 9, en el que el conducto de extracción de la mezcla de reacción con un punto de ebullición bajo, que contiene agua, se encuentra en una posición en la que se extraen los componentes en fase gaseosa, mientras que el conducto de extracción de la mezcla de reacción con un punto de ebullición elevado se encuentra en una posición más baja, en la que se extrae el componente en fase líquida.

11. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el reactor es de un tipo que comprende un tanque de agitación, un tanque de agitación de múltiples etapas, una columna de destilación, una columna de destilación de múltiples etapas, una columna de destilación continua de múltiples etapas, una columna de relleno, un evaporador de película fina, un reactor con un soporte en su interior, un reactor de circulación forzada, un evaporador de película descendente, un evaporador de goteo, un reactor de lecho de goteo o una columna de burbujeo.

12. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que se suministran al reactor un gas inerte y/o un reactante gaseoso y/o un compuesto orgánico inerte gaseoso y/o un disolvente orgánico que forma una mezcla azeotrópica con el agua.

13. Procedimiento, según la reivindicación 12, en el que el gas inerte se selecciona entre nitrógeno, dióxido de carbono y argón.

14. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la reacción de deshidratación se lleva a cabo a una temperatura comprendida entre 60ºC y 160ºC.

15. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la relación entre el número total de moles de átomos de estaño contenidos en el material de partida y el número de moles de reactante, que representa la relación entre el material de partida y el reactante, está comprendida entre 3 y 100.

16. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que la reacción de deshidratación se lleva a cabo a una velocidad de deshidratación representada por la siguiente expresión (4) :

en la que la velocidad de deshidratación se refiere a la cantidad de agua formada por la reacción de deshidratación y se extrae del sistema por unidad de tiempo [mol·h-1]; X representa el número total de moles [mol] de átomos de estaño contenidos en el compuesto de alquilestaño representado por la fórmula general (2) , que está contenido en el material de partida; Y representa el número total de moles [mol] de átomos de estaño contenidos en el compuesto de alquilestaño representado por la fórmula general (1) , que está contenido en el material de partida; T representa la temperatura [K] a la que se lleva a cabo la reacción de deshidratación; R representa la constante universal de los gases = 8, 314 J·mol-1·K-1; y A y B son coeficientes que dependen del tipo de compuesto de alquilestaño, en el que dichos coeficientes A y B de la expresión (4) dependen del tipo de compuesto de alquilestaño que se utiliza como material de partida y se obtienen sobre la base de la sustancia de patrón primario que se establece; cuando el material de partida contiene un compuesto de alquilestaño representado por la fórmula química (1) , los coeficientes A y B representan un factor de frecuencia y una energía de activación de una reacción de pirólisis de la sustancia de patrón primario, que es un compuesto de alquilestaño seleccionado arbitrariamente de entre los compuestos de alquilestaño representados por la fórmula química (1) y contenido en el material de partida, y se obtienen a partir de la siguiente ecuación (5) ; y cuando el material de partida no contiene un compuesto de alquilestaño representado por la fórmula química (1) , pero contiene un compuesto de alquilestaño representado por la fórmula química (2) , los coeficientes A y B representan un factor de frecuencia y una energía de activación de una reacción de pirólisis de la sustancia de patrón primario, que es un alcóxido de alquilestaño seleccionado arbitrariamente de entre los alcóxidos de alquilestaño representados por la siguiente fórmula química (7) , formados a partir de los compuestos de alquilestaño representados por la fórmula química (2) , contenidos en el material de partida, y el reactante, y se obtienen a partir de la siguiente ecuación (5) :

en la que k representa la constante de velocidad de primer orden [h-1]; A representa el factor de frecuencia [h-1]; B representa la energía de activación [J·mol-1]; R representa la constante universal de los gases = 8, 314 J·mol-1·K-1; T

representa la temperatura [K] a la que se lleva a cabo la reacción de pirólisis, y k representa la constante de velocidad de primer orden de dicha reacción de pirólisis, que se obtiene mediante la siguiente ecuación (6) :

en la que k representa la constante de velocidad de primer orden [h-1]; t representa el tiempo de calentamiento [h]; y P representa la relación de reducción [mol/mol] con respecto a la concentración inicial de una sustancia de patrón primario,

en la que R10, R11, R13 y R14 corresponden al R7 o el R8 del material de partida; g, h, i y j corresponden a la e o la f del material de partida; como mínimo uno de entre R12 y R15 corresponde al R9 del reactante; g y h son números enteros comprendidos entre 0 y 2, siendo g + h = 2, e i y j son números enteros comprendidos entre 0 y 2, siendo i +

j = 2.

17. Procedimiento para la producción de un éster de carbonato, caracterizado por la utilización de un alcóxido de dialquilestaño, como catalizador, producido mediante el procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a

16. 20

18. Éster de carbonato producido utilizando, como catalizador, un alcóxido de dialquilestaño producido mediante el procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16.

19. Isocianato producido utilizando el éster de carbonato según la reivindicación 18. 25

20. Policarbonato producido utilizando el éster de carbonato según la reivindicación 18.